A atual demanda de madeira no mercado mundial e a baixa oferta de madeira serrada proveniente de árvores de grandes diâmetros no pais implica na procura por materiais alternativos que possam desempenhar o mesmo papel, com qualidade. Neste contexto, a indústria vem produzindo cada vez mais produtos à base de madeira que são uma alternativa para diminuir a exploração das florestas nativas, provendo ao mercado painéis de diferentes dimensões para usos industriais e estruturais de alta qualidade, homogeneidade e isotropia dimensional em relação às suas propriedades mecânicas e de retratibilidade.
Dentro dos diversos tipos de produtos de madeira reconstituída estão os painéis laminados, como o compensado, já consagrado e o LVL (laminated veneer lumber), que vem crescendo em todo o mundo. É um produto de alta resistência, muito usado na construção civil, como em vigas de grandes dimensões e tende a substituir alguns produtos de madeira serrada e painéis à base de madeira, tais como: OSB, MDF e compensados.
Por outro lado, com o início dos plantios comerciais de paricá (Schizolobium amazonicum) na região norte, o mercado de compensado tropical tem apresentado acenos positivos no sentido de buscar novas alternativas de matéria-prima para a produção de compensados leves para uso na construção civil, confecção de móveis e lâminas para revestimentos de paredes internas de casas de madeira. Essa espécie é do mesmo gênero que o guapuruvu, apresentando características semelhantes, tais como: rápido crescimento, tronco retilíneo, baixa densidade, boa trabalhabilidade e baixa presença de nós. Características que são interessantes do ponto de vista tecnológico, visando à produção de laminados.
A espécie Schizolobium parayba conhecida como guapuruvu, vem sendo usada em plantios de regeneração natural para efeito ecológico. Entretanto é reconhecida entre os pesquisadores como uma espécie de rápido desenvolvimento e boa produtividade. Em plantios experimentais, o guapuruvu impressiona pelo rápido crescimento inicial, forma das plantas e principalmente por seu alto incremento médio anual.
O guapuruvu é uma espécie nativa de florestas de região litorânea, possui área natural de distribuição desde o sul do estado da Bahia até o Rio Grande do Sul.
O LVL é um painel engenheirado, composto de lâminas de madeira orientadas na mesma direção e unidas por adesivo, utilizado com grande versatilidade em soluções, principalmente estruturais e industriais onde uma boa resistência à flexão é requerida.
Comparado com a madeira serrada, o LVL pode oferecer um espectro maior de dimensões, com espessuras médias variando de 21 mm a 150 mm, larguras de 100 mm a 1800 mm e comprimentos de 2500 mm a 25000 mm, quando montados de forma contínua. É fabricado principalmente a partir de madeiras de coníferas, com predominância de pinus. Hoje, com a diminuição a nível mundial da oferta de madeira de grandes diâmetros vinda de florestas nativas, seja por razões ecológicas ou pelo esgotamento devido à exploração indiscriminada, as indústrias de laminados têm optado por espécies oriundas de reflorestamentos, como pinus, eucaliptos e populus. Destaca-se neste sentido o trabalho de revisão bibliográfica sobre a utilização de folhosas para a produção de LVL.
Os processos de produção de LVL utilizam procedimentos semelhantes àqueles da manufatura de compensado, com lâminas de espessuras entre 2,5 mm e 3,5 mm obtidas em torno desfolhador que depois de secas recebem a aplicação de adesivo. Os LVL são montados na espessura desejada e consolidados em prensa quente. O processo de produção descontínua (convencional) possui a vantagem de poder facilmente ser implantado nas fábricas de compensados normais já instaladas, necessitando-se, para isso, de pequenas alterações em sua estrutura original.
Portanto, o conhecimento das propriedades básicas (físicas e mecânicas) de produtos à base de madeira, faz-se indispensável, visando principalmente um subsídio a potenciais usuários de produtos laminados, para seu emprego correto em diferentes soluções estruturais ou não estruturais.
Como forma de estudo foram confeccionados três painéis LVL, compostos de 17 lâminas, de dimensões comerciais de 1200 mm de largura, 2400 mm de comprimento e 42,5 mm de espessura.
Os painéis foram montados de forma não homogênea, com lâminas selecionadas aleatoriamente. A avaliação do desempenho dos painéis LVL foi conduzida através de ensaios físicos e mecânicos em corpos-de-prova a partir deles confeccionados, atendendo-se no geral às prescrições da norma ASTM-D 5456/4761 e método ASTM-D 198.
Ensaio de flexão estática em relação ao eixo de maior inércia – edgewise
Nota: a) Pórtico de ensaio; b) Viga ensaiada. Fonte: Os Autores (2015)
Resultados
A densidade aparente dos painéis variou de 384 kg/m³ a 446 kg/m³ com média de 411 kg/m³ e coeficiente de variação de 4,23% (Tabela 1).
Os painéis LVL estudados (ρ ap = 411 kg/m³) apresentaram densidade aparente média superior em 41,9% a igual parâmetro avaliado para as lâminas originais (ρ ap,média = 290 kg/m³). Esta diferença indica uma densificação dos painéis durante o processo de fabricação.
A densidade final de um painel laminado como o compensado e o LVL depende da densidade da espécie utilizada, da predominância de lenho inicial e tardio que apresentam as lâminas, da maior porcentagem de madeira juvenil, da umidade e pressão e temperatura usadas na fabricação. A grande retração encontrada neste estudo deve-se, em grande parte, à baixa densidade da madeira. Assim, pesquisas futuras sobre a influência da pressão e temperatura de prensagem devem ser realizadas.
Tabela 1 - Densidade aparente e umidade dos painéis LVL.
Resistência à flexão
Os valores médios do módulo de elasticidade e da resistência à flexão estática para os ensaios de maior (edgewise) e menor (flatwise) inércia foram de 8988 MPa e 52,66 MPa e 6402 MPa e 62,57 MPa, respectivamente (Tabela 2).
Tabela 2 - Flexão flatwise e edgewise dos painéis LVL
Apesar da baixa densidade aparente da madeira de guapuruvu, os coeficientes de variação dos resultados observados foram considerados baixos. Foram calculados valores de 4,95% para a resistência e 9,62% para a rigidez na direção edgewise. Na direção flatwise os valores foram de 19,33% e 10,05% para resistência e rigidez, respectivamente, revelando uma boa homogeneidade de desempenho, considerando que a confecção dos painéis foi de forma aleatória e sem classificação das lâminas.
A maior variabilidade (19,33%) apresentada na resistência flatwise, deve-se provavelmente à contribuição das lâminas na posição mais resistente no arranjo do painel. Na situação de flexão na posição de menor inércia (flexão flatwise) a resistência da viga obtida do painel é condicionada à qualidade da lâmina mais tracionada no ensaio (lâmina da face do painel). Nem sempre a lâmina mais tracionada apresenta uma maior resistência, pois pode ser proveniente de uma região de menor densidade ou de menor qualidade (madeira juvenil), etc. Na situação de flexão na posição de maior inércia (flexão edgewise), a resistência da viga é condicionada por um somatório de contribuições de todas as lâminas do painel.
Os painéis obtiveram, ainda, desempenho que superaram em até 54% os de sua madeira sólida (fM guapuruvu = 40,47 Mpa -.
Comparando os resultados deste estudo com outras pesquisas com painéis LVL nacionais e internacionais que os valores médios do módulo de elasticidade à flexão estática edgewise dos painéis de guapuruvu foram sensivelmente inferiores aos painéis LVL fabricados com madeira de coníferas. A resistência dos painéis apresentou um bom desempenho, sendo em média semelhante e até maior em alguns casos aos valores dos painéis confeccionados com Pinus, Soutern-Pine e Douglas-fir. O módulo de elasticidade flatwise dos painéis da pesquisa foram inferiores aos valores médios observados nos painéis de madeira de coníferas e a resistência nesta mesma condição foi superior em relação a alguns painéis e pouco inferior em relação a outros (P. mercusii e P. oocarpa). Estes resultados evidenciam um bom desempenho dos painéis de guapuruvu, quando consideramos a baixa densidade da madeira de guapuruvu e de seus painéis, que são relacionadas positivamente com as propriedades mecânicas.
Nesta tabela, constata-se ainda que os painéis LVL fabricados com lâminas de guapuruvu, apesar de ter obtido bons resultados nos testes mecânicos, tem uma das menores densidades médias entres os valores encontrados nos demais estudos – com exceção da madeira de paricá – sendo até 33% menor que a densidade média dos painéis apresentados na comparação e ainda assim apresentou valores de rigidez (flatwise) superiores à média.
Apesar da baixa densidade aparente da madeira de guapuruvu, a produção de painéis LVL é tecnicamente viável, visto que sua performance alcançou resultados que superaram os de sua madeira sólida, estando a nível de comparação com LVLs de paricá e pinus, com baixos coeficientes de variação mostrando a homogeneidade os painéis. Todos eles apresentaram densidade aparente maior que a encontrada para as lâminas e os resultados de resistência à flexão e modulo de elasticidade demonstraram que a produção de painéis LVL é tecnicamente viável, inclusive utilizando-se os mesmos equipamentos e variáveis gerais do processo de fabricação de compensados, visto que sua performance alcançou resultados de bom desempenho quando comparados com painéis de maior densidade fabricados com madeiras de coníferas e eucaliptos. Além disso, o produto se encaixou na categoria de qualidade 1.5E-2250F, a primeira sugerida pela APA EWS PRL-501, nos Estados Unidos. Ainda assim é importante a continuidade dos trabalhos e desenvolvimento de pesquisas com painéis confeccionados com lâminas classificadas previamente por sua rigidez, para se obter produtos com melhor desempenho estrutural.
Autores : Julia Carolina Athanázio-Heliodoro, FCA - UNESP,
Hernando Alphonso Lara Palma, FCA – UNESP,
Adriano Wagner Ballarin, FCA – UNESP.
